新疆東昆侖庫木庫木庫盆地漸新新疆庫木庫里盆地漸新上新統(tǒng)孢粉組合特征與古氣候演變

新疆東昆侖庫木庫木庫盆地漸新新疆庫木庫里盆地漸新上新統(tǒng)孢粉組合特征與古氣候演變

1紅石梁組上段鈣質(zhì)膠結(jié)復(fù)巖巖石學(xué)特征新疆東昆侖庫木齊盆地位于新疆若加縣東南部青藏高原的北緣。它與那拉格河和阿爾加河之間有一個構(gòu)造。地理記錄：東8891，西36503740之間。盆地呈菱形,東西長約250km,南北寬約70km,呈東西向展布,面積約17500km2。庫木庫里盆地古近—新近系可劃分為三個組,自下而上分為漸新統(tǒng)石馬溝組、中新統(tǒng)石壁梁組和上新統(tǒng)紅石梁組(圖1)。石馬溝組分為上、下兩段。下段為雜色塊—厚層鈣質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分中細(xì)礫巖、含礫狀砂巖夾砂巖,厚1780m;上段下部為淺紫紅色中—厚層中—細(xì)粒鈣質(zhì)巖屑砂巖、棕紅色薄—中層粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層,夾灰色礫粗砂巖及細(xì)礫巖,厚589m;上部為淺棕紅色中—厚層鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖夾鈣質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖,上部含介形類化石Eucyprisparaserrata(近鋸形真星介),E.mutilis(多邊真星介)等,厚388m。沉積相從下段的沖洪積扇到上部的三角洲相,其時代對比為漸新世。石壁梁組分為上、下兩段。下段巖性為褐紅色、灰綠色中層狀粉砂巖、鈣質(zhì)長石粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)礫巖,含植物化石,地層厚度1793m;上段主要巖性為紫紅色中層狀鈣質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層夾厚層塊狀中—細(xì)砂巖,局部夾薄層石膏,厚度2329m。形成環(huán)境為湖泊—三角洲相,時代對比為中新世。紅石梁組下段為灰色、灰白色塊狀石膏及薄層石鹽,灰色厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖、灰色中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖夾灰色薄層泥灰?guī)r、灰白色薄層石膏,該段以含石膏、石鹽為特征;紅石梁組上段以灰色—磚紅色薄—厚層粗—細(xì)粒鈣質(zhì)長石砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主夾粗砂巖,含介形蟲Candoniellaaucta(秀麗小玻璃介),Ilyocypriskitons(奇臺土星介),腹足類Corbiculalargillieri(湖蘭蜆),Gyrauluscoretus(肥大小旋螺)。紅石梁組地層厚2087m,屬淺湖—三角洲相環(huán)境,時代為上新世。2混懸液組合帶和庫木說庫木庫里盆地古近紀(jì)—新近紀(jì)湖相沉積中孢粉化石比較豐富,主要有裸子植物(Gymnospermae)和被子植物(Anglospermae)的花粉,偶見蕨類植物(Pteridophyta)孢子。孢粉以旱生植物孢粉為主,松科具氣囊花粉較為發(fā)達(dá),禾本科植物花粉和闊葉樹花粉也有一定含量。通過詳細(xì)研究,庫木庫里盆地古近系—新近系可以劃分7個孢粉組合帶,詳述如后。由于孢粉種類較多,故將各種歸并為屬后再進(jìn)行統(tǒng)計分析。2.1植物花粉組合模式產(chǎn)于石馬溝組下段,分布于大黑山、花條山、白土灘等地,花粉百分含量如下:裸子植物2.6～14.3Pinus(松粉屬)2.0～14.3;Picea(云杉粉屬)0～2.4;Ephedra(麻黃粉屬)0～0.6被子植物85.7～97.4Ulmus(榆粉屬)0～0.6;Caryophyll(石竹粉屬)0～36.4;Tamarix(檉柳粉屬)0～0.6;Solanaceae(茄粉屬)0～0.6;Gramineae(禾本粉屬)0～1.6;Leguminosae(豆粉屬)0～2.0;Tubu(管花菊粉屬)9.0～27.3;Artemisia(蒿粉屬)3.9～10.4;Chenopod(藜粉屬)18.2～81.9;Nitraria(白刺粉屬)0～7.1孢粉組合面貌:(1)被子植物花粉占優(yōu)勢,裸子植物花粉次之,無菌藻類、苔蘚植物、蕨類植物孢粉出現(xiàn)。(2)被子植物花粉中,以藜粉屬(18.2～81.9)×10-2為主,次為管花菊粉屬(9.0～27.3)×10-2、石竹粉屬(0～36.4)×10-2、蒿粉屬(3.9～10.4)×10-2等,有少量豆科、禾木科、茄科植物花粉,偶見少量榆粉屬的闊葉植物花粉。(3)裸子植物花粉比較單調(diào),以松粉屬(2.0～14.3)×10-2為主,有少量云杉粉屬、麻黃粉屬花粉。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是草本植物花粉占(85.0～97.0)×10-2,其中藜科、菊科、石竹科、麻黃科等旱生植物花粉占(85.7～92.9)×10-2;木本植物花粉僅占(3.0～15.0)×10-2,其中針葉植物花粉占(1.9～14.3)×10-2,闊葉植物花粉小于0.7×10-2。2.2植物花粉組合特征產(chǎn)于石馬溝組上段,分布于大黑山、花條山、白土灘等地,花粉百分含量如下:裸子植物4.0～37.7Pinus(松粉屬)0～22.7;Picea(云杉粉屬)0～13.4;Abies(冷杉粉屬)0.4～4.0;Cedrus(雪松粉屬)0～1.4;Tsuga(鐵杉粉屬)0～0.8被子植物62.3～96.0Betula(樺粉屬)0～4.0;Caryophyll(石竹粉屬)0～8.0;Tamarix(檉柳粉屬)0～0.4;Gramineae(禾本粉屬)0.8～1.4;Polygonum(蓼粉屬)0～0.7;Tubu(管花菊粉屬)8.4～24.0;Artemisia(蒿粉屬)10.9～12.6;Chenopod(藜粉屬)36.0～57.0;Nitraria(白刺粉屬)0～4.0孢粉組合面貌:(1)被子植物花粉依然占優(yōu)勢,裸子植物花粉較前一組合大為增多,無菌藻類、苔蘚植物、蕨類植物孢粉出現(xiàn)。(2)被子植物花粉中,以藜粉屬(36.0～57.0)×10-2為主,次為管花菊粉屬(8.4～24.0)×10-2、蒿粉屬(10.9～12.6)×10-2等,有少量禾木科、蓼粉屬、檉柳粉屬植物花粉,偶見少量樺粉屬的闊葉植物花粉。(3)裸子植物花粉種類較前一組合有所增加,以松粉屬(0～22.7)×10-2為主,云杉、冷杉粉屬有顯著增加,雪松、鐵杉粉屬植物花粉有少量出現(xiàn)。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是草本植物花粉占(62.2～92.0)×10-2,其中藜科、菊科、白刺粉屬等旱生植物花粉占(61.2～84.0)×10-2;木本植物花粉占(8.0～37.8)×10-2,其中針葉植物花粉占(4.0～37.2)×10-2,闊葉植物花粉小于4.0×10-2。與前一孢粉組合相比較,這一組合以含較多的松科植物花粉,尤以云杉粉屬含量較高,旱生植物花粉減少與前一孢粉組合區(qū)分開來。本組合層段下部層位的云杉粉屬含量較高,為13.4%,上部層位的云杉粉屬較少。2.3不同種類植物花粉組合形態(tài)特征產(chǎn)于石壁梁組下段,分布于紅石梁、亞魯古祖布拉克等地,花粉百分含量如下:裸子植物99.5～99.8Pinus(松粉屬)90.4～97.8;Picea(云杉粉屬)0.6～9.2;Cedrus(雪松粉屬)0～0.3;Tsuga(鐵杉粉屬)0～0.8被子植物0.2～0.5Salix(柳粉屬)0～0.1;Tubu(管花菊粉屬)0～0.3;Artemisia(蒿粉屬)0～0.4;Nitraria(白刺粉屬)0～0.3孢粉組合面貌:(1)裸子植物花粉占絕對優(yōu)勢,被子植物花粉數(shù)量很低,無菌藻類、苔蘚植物、蕨類植物孢粉出現(xiàn)。(2)裸子植物花粉急劇增加,全為松科植物,松粉屬(90.4～97.8)×10-2植物花粉占百分之九十以上,云杉、冷杉粉屬有顯著減少,雪松、鐵杉粉屬植物花粉有少量出現(xiàn)。(3)被子植物花粉中,偶見少量蒿粉屬、管花菊粉屬、白刺粉屬、柳粉屬植物花粉。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是木本植物花粉占(98.7～99.6)×10-2,其中針葉植物花粉占(98.5～99.6)×10-2,闊葉植物花粉小于9.2×10-2。草本植物花粉含量小于1.3×10-2。與前一孢粉組合相比較,這一組合以含喬木為特征,花粉濃度大(830～4498粒/100克)。2.4主要植物花粉產(chǎn)于石壁梁組上段,分布于紅石梁、亞魯古祖布拉克等地,花粉百分含量如下:裸子植物5.8～47.7Pinus(松粉屬)3.0～14.3;Picea(云杉粉屬)0～29.8;Abies(冷杉粉屬)0～4.5;Cedrus(雪松粉屬)0～6.1;Ephedra(麻黃粉屬)0～2.3被子植物52.3～94.2Betula(樺粉屬)0～4.5;Gramineae(禾本粉屬)0～6.8;Ranunculus(毛茛粉屬)0～2.2;Tubu(管花菊粉屬)0～18.2;Artemisia(蒿粉屬)3.3～25.0;Chenopod(藜粉屬)23.8～90.3孢粉組合面貌:(1)被子植物花粉又占據(jù)優(yōu)勢,裸子植物花粉較前一組合大為減少,無菌藻類、苔蘚植物、蕨類植物孢粉出現(xiàn)。(2)被子植物花粉中,以藜粉屬(23.8～90.3)×10-2為主,次為蒿粉屬(3.3～25.0)×10-2、管花菊粉屬(0～18.2)×10-2等,有少量禾木科、毛茛粉屬植物花粉,見少量樺粉屬的闊葉植物花粉。(3)裸子植物花粉種類較前一組合大大減少,以云杉粉屬(0～29.8)×10-2為主,松粉屬(3.0～14.3)×10-2次之、冷杉、雪松粉屬植物花粉有一定含量,麻黃科植物也有少量出現(xiàn)。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是草本植物花粉占(51.2～93.7)×10-2,其中藜科、菊科等旱生植物花粉占(51.2～93.6)×10-2;木本植物花粉占(6.3～48.8)×10-2,其中針葉植物花粉占(5.8～47.6)×10-2,闊葉植物花粉小于4.5×10-2。與前一孢粉組合相比較,這一組合以旱生草本植物花粉又逐漸興起,而松科植物逐漸衰敗為特征,山地寒帶植物云杉數(shù)量有所增加。2.5植物花粉12.5產(chǎn)于紅石梁組下段,分布于堿土梁等地,花粉百分含量如下:裸子植物16.8～22.0Pinus(松粉屬)7.1～8.0;Picea(云杉粉屬)9.7～11.0;Abies(冷杉粉屬)0～2.0;Ephedra(麻黃粉屬)0～1.0被子植物78.0～83.2Betula(樺粉屬)0～12.9;Ulmus(榆粉屬)0～2.0;Tamarix(檉柳粉屬)0～2.0;Solanaceae(茄粉屬)2.0～4.2;Gramineae(禾本粉屬)4～6.5;Polygonum(蓼粉屬)0～1.0;Tubu(管花菊粉屬)9～12.9;Artemisia(蒿粉屬)15～27.4;Chenopod(藜粉屬)14.5～43.0;Cyperaceae(莎草粉屬)0～3.2;Typha(香蒲粉屬)0～1.6孢粉組合面貌:(1)被子植物花粉依然占優(yōu)勢,裸子植物花粉較前一組合略有減少,無菌藻類、苔蘚植物、蕨類植物孢粉出現(xiàn)。(2)被子植物花粉中,以藜粉屬(14.5～43.0)×10-2為主,次為菊科的管花菊粉屬(8.4～24.0)×10-2、蒿粉屬(15～27.4)×10-2等,禾木科、茄粉屬、樺粉屬植物花粉占一定比例,出現(xiàn)了一些莎草粉屬、香蒲粉屬濕地植物花粉,有少量蓼粉屬、榆粉屬、檉柳粉屬植物花粉。(3)裸子植物花粉種類和數(shù)量較前一組合都減少,以云杉粉屬(9.7～11.0)×10-2為主,松粉屬(7.1～8.0)×10-2次之,冷杉粉屬、麻黃粉屬植物花粉有所減少。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是草本植物花粉占(65.5～77.0)×10-2,其中藜科、菊科、麻黃粉屬等旱生植物花粉占(54.8～68.0)×10-2,莎草粉屬、香蒲粉屬濕地植物花粉占(0～4.8)×10-2;木本植物花粉占(23.0～34.5)×10-2,其中針葉植物花粉占(16.8～21.0)×10-2,闊葉植物花粉小于12.9×10-2。與前一孢粉組合相比較,這一組合以含較多的松科、藜科、菊科植物花粉,出現(xiàn)一定數(shù)量的的樺粉屬、榆粉屬等闊葉植物花粉為特征。2.6植物花粉組合產(chǎn)于紅石梁組上段下部,分布于硝代亞、鴨子溝等地,孢粉百分含量如下:蕨類植物0～1.0Polypodiaceae(水龍骨孢屬)0～1.0裸子植物46.8～66.6Pinus(松粉屬)17.7～27.7;Picea(云杉粉屬)20.8～44.4;Abies(冷杉粉屬)0～1.0;Cedrus(雪松粉屬)0～6.3;Tsuga(鐵杉粉屬)0～9.1被子植物33.4～53.2Betula(樺粉屬)1.0～27.3;Ulmus(榆粉屬)0～1.0;Gramineae(禾本粉屬)0～2.1;Tubu(管花菊粉屬)0～11.1;Artemisia(蒿粉屬)6.3～11.4;Chenopod(藜粉屬)0～36.5;Cyperaceae(莎草粉屬)0～4.5孢粉組合面貌:(1)裸子植物花粉占優(yōu)勢,被子植物花粉有所減少,出現(xiàn)極少量的蕨類植物孢子,無菌藻類、苔蘚植物孢粉。(2)裸子植物花粉種類較前一組合約增加一倍,以云杉粉屬(20.8～44.4)×10-2為主,松粉屬(17.7～27.7)×10-2次之,冷杉、冷杉、鐵杉粉屬植物花粉有所增加,無麻黃粉屬花粉。(3)被子植物花粉中,以藜粉屬(0～36.5)×10-2、樺粉屬(1.0～27.3)×10-2為主,次為蒿粉屬(蒿粉屬)×10-2、管花菊粉屬(0～11.1)×10-2等,有少量禾木科、榆粉屬和莎草粉屬屬植物花粉。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是木本植物花粉占(38.5～83.5)×10-2,其中針葉植物花粉占(46.9～66.7)×10-2,闊葉植物花粉占(2.1～27.3)×10-2;草本植物花粉占(16.5～61.5)×10-2,其中藜科、菊科等旱生植物花粉占(13.6～49.1)×10-2;孢粉濃度很低,只有(7～32)粒/100克。與前一孢粉組合相比較,這一組合以松科發(fā)育為特征為主,尤以云杉粉屬植物花粉含量最高,旱生植物花粉含量較少與前一孢粉組合區(qū)分開來,但總的孢粉濃度很低。2.7不同種類植物花粉產(chǎn)于紅石梁組上段上部,分布于堿土梁、硝代亞等地,花粉百分含量如下:裸子植物19.1～25.7Pinus(松粉屬)9.5～22.6;Picea(云杉粉屬)3.6～39.6;Abies(冷杉粉屬)0～5.7;Cedrus(雪松粉屬)2.4～5.1;Ephedra(麻黃粉屬)0～1.3被子植物74.3～80.9Betula(樺粉屬)0～8.3;Carpinus(鵝爾櫪粉屬)0～1.2;Salix(柳粉屬)0～1.9;Ulmus(榆粉屬)0～2.4;Caryophyll(石竹粉屬)0～6.0;Tamarix(檉柳粉屬)0～2.6;Solanaceae(茄粉屬)0～2.6;Gramineae(禾本粉屬)5.1～16.7;Leguminosae(豆粉屬)0～1.2;Tubu(管花菊粉屬)1.9～4.8;Artemisia(蒿粉屬)1.9～8.3;Chenopod(藜粉屬)17.0～48.7;Nitraria(白刺粉屬)0～1.3;Cyperaceae(莎草粉屬)0～1.2;Typha(香蒲粉屬)0～1.2孢粉組合面貌:(1)被子植物花粉依然占優(yōu)勢,裸子植物花粉較前一組合大為增多,無菌藻類、苔蘚植物、蕨類植物孢粉出現(xiàn)。(2)被子植物花粉中,以藜粉屬(17.0～48.7)×10-2為主,次為禾木科(5.1～16.7)×10-2、管花菊粉屬(1.9～4.8)×10-2、蒿粉屬(1.9～8.3)×10-2等,偶見少量樺粉屬、鵝爾櫪粉屬、柳粉屬、榆粉屬的闊葉植物花粉,有少量石竹粉屬、茄粉屬、豆粉屬植物花粉和濕地植物莎草粉屬、香蒲粉屬植物花粉出現(xiàn)。(3)裸子植物花粉種類較前一組合略有減少,以云杉粉屬(3.6～39.6)×10-2為主,松粉屬(9.5～22.6)×10-2次之,冷杉、雪松粉屬植物花粉占一定比例,出現(xiàn)少量麻黃粉屬花粉。(4)各類孢粉統(tǒng)計特征是草本植物花粉占(28.2～73.6)×10-2,其中藜科、菊科、白刺粉屬等旱生植物花粉占(20.8～61.6)×10-2,濕地或水生植物莎草粉屬、香蒲粉屬植物花粉有少量出現(xiàn);木本植物花粉占(28.2～73.6)×10-2,其中針葉植物花粉占(17.6～71.7)×10-2,闊葉植物花粉小于11.9×10-2。與前一孢粉組合相比較,這一組合以含較多的松科植物花粉和闊葉植物花粉顯著增加為特征,尤以云杉粉屬含量較高;旱生植物花粉占較大比重為特征。3從植被景觀看,表現(xiàn)為從“氣候穩(wěn)定、干草原、草原植物群”、“森林植庫木庫里盆地古近紀(jì)—新近紀(jì)花粉表現(xiàn)的植被更替與氣候演變有如下五個發(fā)展階段:第一階段是漸新世(石馬溝組)的第1、2孢粉組合帶,由早到晚(由下到上)反映的植被以草原為主,同時存在針闊葉混交林,為稀樹-森林草原植被。森林由松、云杉、冷杉、雪松、鐵杉等針葉樹種和少量榆、樺等闊葉樹種混合組成。草原由灌木和草本植物組成,以藜、蒿、菊科為主,其次有禾本科、豆科、蓼科、檉柳科、石竹科和麻黃科等植物。松科的松、云杉、冷杉、雪松、鐵杉均為常綠喬木,多產(chǎn)于北半球溫帶;鐵杉喜暖,現(xiàn)分布于秦嶺及長江以南;樺科為北溫帶森林的重要組成樹種;榆樹為喜暖樹種;藜、蒿、菊科、麻黃科等植被為典型耐旱樹種?；ǚ蹪舛缺容^高,植被覆蓋率較高。從孢粉植物群的生態(tài)看來,這一階段植被景觀反映本區(qū)當(dāng)時氣候溫暖干燥,屬北亞熱帶半干旱型。第二階段是中新世早期(石壁梁組下段),以第3孢粉組合帶所反映的植物群為代表,屬森林植被。裸子植物的松、云杉、雪松、鐵杉等針葉樹種占99×10-2以上,無闊葉林,被子植物蒿、菊科、柳科、白刺粉屬總含量小于0.5×10-2。針葉樹中松樹占90×10-2以上,云杉占9.2×10-2以下,雪松、鐵杉總含量小于1.1×10-2以下。該階段花粉濃度高,植物茂盛。因此,第二階段植被景觀反映溫暖潮濕氣候,屬中亞熱帶濕潤型。第三階段是中新世(石壁梁組上段),以第4孢粉組合帶所反映的植物群為代表,仍以草原為主,同時存在針葉林樹林,為森林草原植被。森林由松、云杉、冷杉、雪松、等針葉樹種和少量樺樹組成。草原由灌木和草本植物組成,種類比較單調(diào),以藜、蒿、菊科的管花菊為主,其次有很少的禾本科、毛莨科和麻黃科等植物?；ǚ蹪舛群艿?植被覆蓋率低,喬木以喜寒的云杉等針葉樹種為主,草本植物主要是耐旱的藜、蒿、菊科、麻黃科植物,從孢粉植物群的生態(tài)看來,氣候較寒冷干燥,屬溫帶半干旱型。第四階段是上新世(紅石梁組下段),以第5孢粉組合帶所反映的植物群為代表,第四階段植被以荒漠草原為特征。草原由旱生灌木和草本植物組成,主要成分除藜、蒿、麻黃、菊科外,尚有檉柳、蓼、禾本科、毛莨科等耐旱耐鹽植物。在盆地外圍的山地有松、云杉、冷杉、樺、榆組成的針闊葉樹稀疏分布?；ǚ蹪舛葮O低,植被覆蓋率低。從孢粉植物群的生態(tài)看來,這一階段植被景觀反映本區(qū)當(dāng)時氣候炎熱干燥,屬溫帶干旱型。紅石梁組下段所含的巨厚層石膏、石鹽等蒸發(fā)鹽類礦產(chǎn)也證明當(dāng)時氣候非常炎熱干燥。第五階段是上新世(紅石梁組上段),以第6、7孢粉組合帶所反映的植物群為代表,由早到晚(由下到上)反映的植被以草原為主,同時存在針闊葉混交林,為森林草原-稀樹草原植被。森林由松、云杉、冷杉、雪松、鐵杉等針葉樹種和榆、樺、鵝爾櫪、柳等闊葉樹種混合組成。草原由灌木和草本植物組成,以藜、蒿、菊科為主,其次有禾本科、豆科、茄、檉柳科、石竹科、白刺和麻黃科等植物,此外尚有少量莎草粉屬、香蒲粉屬濕地植物存在。喜寒的云杉、冷杉等暗針葉樹種占(3.6～45.4)×10-2,反映本區(qū)當(dāng)時氣候寒冷干燥,屬北亞熱帶干旱型。庫木庫里盆地古近紀(jì)―新近紀(jì)由早到晚氣溫表現(xiàn)為暖→冷→暖→冷交替,生境表現(xiàn)為半干旱→濕潤→半干旱→干旱→半干旱演化。4盆地植物生長的變化云杉、鐵杉等山地針葉樹花粉含量的高低,常作為氣溫冷暖的標(biāo)志,也作為海拔高度的標(biāo)志,這是因為它們生態(tài)幅度較窄,對溫度、濕度、海拔要求比較嚴(yán)格所致。現(xiàn)代云杉,于暖溫帶西南部靠近北亞熱帶的